KR102148039B1 - Sealing device and method of using the same - Google Patents
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Abstract
각각이 밀봉대상 유체로 가득 채워진 2개의 밀봉대상 공간을 밀봉하는 2중 실을 갖춘 밀봉장치에 있어서, 양 밀봉대상 유체의 혼합이 보다 확실하게 회피되고, 또한 2중 실의 축방향의 양 단면 측의 각각에 배치된 밀봉 링이 보다 양호하게 윤활되도록 한다.
밀봉장치가 갖추는 2중 실(1)에 있어서, 제1 밀봉 링(6)이 가지는 밀봉 립(8) 중의 제2 밀봉 링(7)에 가장 근접해서 배치된 하나와, 제2 밀봉 링(7)이 가지는 밀봉 립(9) 중의 제1 밀봉 링(6)에 가장 근접해서 배치된 하나는, 서로 축방향의 간격(10)을 두고 배치됨과 더불어, 양 밀봉 립(8, 9)은 소정의 스트로크폭(12)을 축방향으로 왕복운동가능한 제1 기계요소(13)의 밀봉대상 표면(11)에 밀접하고 있고, 축방향의 간격(10)이 제1 기계요소(13)의 소정의 스트로크폭(12)보다 크게 구성된다.In a sealing device equipped with a double seal that seals two sealing target spaces each filled with the sealing target fluid, mixing of both sealing target fluids is more reliably avoided, and the both ends of the double seal in the axial direction Make sure that the sealing rings disposed on each of are better lubricated.
In the double seal (1) provided by the sealing device, one of the sealing lips (8) of the first sealing ring (6) is arranged closest to the second sealing ring (7), and the second sealing ring (7). One of the sealing lips 9 of) is disposed closest to the first sealing ring 6 and is disposed at a distance 10 in the axial direction from each other, and both sealing lips 8 and 9 are The stroke width 12 is in close contact with the sealing surface 11 of the first mechanical element 13 capable of reciprocating in the axial direction, and the gap 10 in the axial direction is a predetermined stroke of the first mechanical element 13 It is configured to be larger than the width 12.
Description
본 발명은, 각각이 밀봉대상 유체로 가득 채워진 2개의 밀봉대상 공간을 밀봉하는 2중 실(dual seal, 2중 밀봉)을 갖춘, 중공(中空)의 원통 형상으로 형성된 밀봉장치 및 그 사용방법에 관한 것이다. 이 2중 실은, 축방향의 양 단면 측의 한쪽에 배치된 제1 밀봉 링(seal ring)과, 다른쪽에 배치된 제2 밀봉 링을 갖춘다. 각 밀봉 링은 동적 부하를 받는 밀봉 립(seal lip)을 적어도 하나 가진다. 제1 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 제2 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나와, 제2 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 제1 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나는, 서로 축방향의 간격을 두고 배치된다. 밀봉 립은, 소정의 스트로크폭을 축방향으로 왕복운동가능한 제1 기계요소의 밀봉대상 표면에 밀접(密接)한다.
The present invention relates to a sealing device formed in a hollow cylindrical shape and a method of using the same, equipped with a dual seal (double seal) for sealing two spaces to be sealed, each filled with a fluid to be sealed. About. This double seal has a first seal ring disposed on one side of both end faces in the axial direction and a second seal ring disposed on the other side. Each sealing ring has at least one seal lip subjected to dynamic loading. One of the sealing lips of the first sealing ring and the one arranged closest to the second sealing ring of the sealing lips of the second sealing ring and the one arranged closest to the first sealing ring of the sealing lips of the second sealing ring are spaced axially from each other. It is placed and placed. The sealing lip is in close contact with the sealing target surface of the first mechanical element capable of reciprocating in the axial direction with a predetermined stroke width.
이러한 밀봉장치는 특허문헌1로부터 주지(周知)이다. 이 기지(旣知)의 밀봉장치는 연료 피스톤 펌프에 적용된다. 2중 실은 축방향으로 극히 짧게 형성되어 있어, 밀봉대상의 피스톤 로드의 스트로크폭이 제1 밀봉 링의 밀봉 립과 제2 밀봉 링의 밀봉 립 사이의 축방향의 간격보다도 크다.
Such a sealing device is well known from
밀봉 립에 의한 피스톤 로드의 동적 밀봉에서는, 항상 근소한 양의 밀봉대상 유체가 대응하는 밀봉 립을 빠져 나간다. 이 근소한 양의 밀봉대상 유체는, 밀봉 립의 과도한 마모를 방지하여, 긴 사용기간 동안 가능한 한 일관되게 양호한 사용특성을 보증하기 위해, 피스톤 로드에 대한 밀봉 립의 윤활을 위해 필요하다.In the dynamic sealing of the piston rod by means of a sealing lip, a small amount of the fluid to be sealed always leaves the corresponding sealing lip. This small amount of the fluid to be sealed is necessary for lubrication of the sealing lip to the piston rod in order to prevent excessive wear of the sealing lip and to ensure as consistently good use characteristics as possible over a long service life.
양 밀봉 립 사이의 극히 짧은 축방향의 간격과 피스톤 로드의 비교적 큰 스트로크폭에 기인해서, 밀봉장치의 통상의 사용 시에는, 밀봉대상 유체의 각각에 의한 다른쪽 측의 밀봉대상 공간으로의 바람직하지 않은 혼입이 발생할 수 있다. 이 밀봉대상 유체의 바람직하지 않은 혼입의 원인은, 스트로크폭이 상술한 축방향의 간격에 비해 큰 것에 의해, 피스톤 로드의 밀봉대상 표면이 밀봉 립의 윤활에 이용되는 양 밀봉대상 유체를, 각각 다른쪽 측의 밀봉 립을 통과시켜 다른쪽 측의 밀봉대상 공간 내까지 끌어들여 버리는 점에 있다.Due to the extremely short axial gap between the two sealing lips and the relatively large stroke width of the piston rod, in normal use of the sealing device, it is not desirable to the sealing target space on the other side by each of the sealing target fluid. Mixing may occur. The cause of the undesirable mixing of the sealing target fluid is that the stroke width is larger than the above-described axial distance, so that the sealing target surface of the piston rod differs from both sealing target fluids used for lubrication of the sealing lip. It passes through the sealing lip on the side and is drawn into the space to be sealed on the other side.
이러한 점은, 이것이 연료 펌프 내의 밀봉장치이고, 2개의 밀봉대상 유체가 엔진 오일 및 연료인 경우에는, 특히 대단히 불편하다.This point is particularly very inconvenient when this is a sealing device in the fuel pump, and the two sealing target fluids are engine oil and fuel.
예컨대, 연료가 엔진 오일 중에 끌어 들여지면, 그에 따라 엔진 오일이 엷어진다. 그 결과, 엔진의 축 베어링에 있어서 유막이 벗겨지고, 더 나아가서는 높은 마찰 및 엔진의 정지가 일어날 수 있다.For example, when fuel is drawn into the engine oil, the engine oil becomes thinner accordingly. As a result, the oil film is peeled off from the shaft bearings of the engine, and further, high friction and engine stoppage may occur.
반대로, 엔진 오일이 연료 중에 끌어 들여지면, 그 결과 분사 시스템의 파손이 일어날 수 있다. 분사 노즐에서는 소위 탄화(炭化)가 일어날지도 모르고, 그에 따라 분사 시스템의 효율이 저감된다. 또, 1개 이상의 분사 노즐의 정지도 초래할 수 있다.Conversely, if engine oil is drawn into the fuel, damage to the injection system may occur as a result. The so-called carbonization may occur in the injection nozzle, thereby reducing the efficiency of the injection system. It can also lead to a stoppage of one or more spray nozzles.
본 발명은, 이러한 과제를 감안해서, 밀봉대상 유체의 혼합이 보다 확실하게 회피되고, 또한 밀봉 링이 보다 양호하게 윤활되도록, 기지의 기술의 밀봉장치를 개량하는 것을 목적으로 한다.
In view of such a problem, an object of the present invention is to improve a sealing device of a known technology so that mixing of the fluid to be sealed is more reliably avoided and the sealing ring is lubricated better.
이 과제는, 청구항 1에 기재된 특징을 갖춘 본 발명에 의해 해결된다. 청구항 1의 종속항은 유리한 다른 구성에 관한 것이다.This problem is solved by the present invention having the features described in
과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 밀봉장치는,In order to solve the problem, the sealing device according to the present invention,
각각이 밀봉대상 유체로 가득 채워진 2개의 밀봉대상 공간을 밀봉하는 2중 실을 갖춘, 중공(中空)의 원통 형상으로 형성된 밀봉장치로서,A sealing device formed in a hollow cylindrical shape with a double seal for sealing two spaces to be sealed, each filled with a fluid to be sealed,
상기 2중 실은, 축방향의 양 단면 측의 한쪽에 배치된 제1 밀봉 링과, 다른쪽에 배치된 제2 밀봉 링을 갖추고,The double seal has a first sealing ring disposed on one side of both end faces in the axial direction and a second sealing ring disposed on the other side,
상기 제1 및 제2 밀봉 링의 각각은, 동적 부하를 받는 밀봉 립을 적어도 하나 가지며,Each of the first and second sealing rings has at least one sealing lip subjected to a dynamic load,
상기 제1 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 상기 제2 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나와, 상기 제2 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 상기 제1 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나는, 서로 축방향의 간격을 두고 배치되고,One of the sealing lips of the first sealing ring, which is disposed closest to the second sealing ring, and the one of the sealing lips of the second sealing ring, that is disposed closest to the first sealing ring, is mutually axial Are placed at intervals in directions,
상기 제1 및 제2 밀봉 링이 가진 밀봉 립은, 소정의 스트로크폭을 상기 축방향으로 왕복운동가능한 제1 기계요소의 밀봉대상 표면에 밀접하고,The sealing lips of the first and second sealing rings are in close contact with the sealing target surface of the first mechanical element capable of reciprocating in the axial direction with a predetermined stroke width,
상기 축방향의 간격이, 상기 제1 기계요소의 상기 소정의 스트로크폭보다 큰 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the distance in the axial direction is larger than the predetermined stroke width of the first mechanical element.
이러한 구성에 의해, 대응하는 밀봉 립의 윤활의 역할을 다하는 양 밀봉대상 유체의 각각이, 제1 기계요소의 축방향의 왕복운동에 의해, 다른쪽의 밀봉 링의 밀봉 립을 빠져 나가 다른쪽의 밀봉대상 공간 내로 침입해 버리는 일이 저지될 수 있다. 즉, 밀봉대상인 제1 기계요소의 밀봉대상 표면에 존재하는 밀봉대상 유체가 다른쪽의 밀봉 립에 도달하기 전에, 제1 기계요소의 이동방향이 반대방향으로 변화한다. 이에 따라, 양 밀봉대상 공간 내에서의 각 밀봉대상 유체의 혼합이 확실히 저지될 수 있다.With this configuration, each of both sealing fluids serving as lubrication of the corresponding sealing lip exits the sealing lip of the other sealing ring by reciprocating motion in the axial direction of the first mechanical element and Intrusion into the space to be sealed can be prevented. That is, before the sealing object fluid existing on the sealing object surface of the first mechanical element to be sealed reaches the other sealing lip, the moving direction of the first mechanical element changes in the opposite direction. Accordingly, mixing of the fluids to be sealed in both spaces to be sealed can be reliably prevented.
유리한 다른 구성에 의하면, 스트로크폭에 대한 축방향의 간격의 비는 적어도 1.1이도록 해도 좋다. 양 밀봉대상 유체의 각각의 유성비(濡性比, 젖음성비)에 관계없이, 스트로크폭에 대한 축방향의 간격의 비는 보다 큰 것으로 해도 좋은바, 예컨대 2이어도 좋다.According to another advantageous configuration, the ratio of the spacing in the axial direction to the stroke width may be at least 1.1. Regardless of the oil ratio of the fluids to be sealed, the ratio of the spacing in the axial direction to the stroke width may be larger, but may be 2, for example.
스트로크폭에 대한 축방향의 간격의 비가 비교적 크게 설정되는 경우에는, 양호한 유성이 달성된다. 그렇지만, 이 경우에는, 당해 비가 보다 커질수록, 보다 큰 설치공간이 필요하게 되는 점에 주의하지 않으면 안된다. 이 경우에는, 가능한 한 큰 비와, 그래도 또한 컴팩트한 설치공간과의 사이에서, 합리적인 타협안을 찾는 것이 간요(肝要)하다.When the ratio of the spacing in the axial direction to the stroke width is set relatively large, good oiliness is achieved. However, in this case, it must be noted that the larger the ratio, the larger the installation space is required. In this case, it is necessary to find a reasonable compromise between the rain as large as possible and the still compact installation space.
유성비가 양호하면, 밀봉대상의 기계요소에 있어서 밀봉대상 유체가 「크리프(creep)」하기 시작한다. 한편, 유성비는 온도에 의존한다.If the planetary ratio is good, the fluid to be sealed starts to "creep" in the mechanical elements to be sealed. On the other hand, the planetary ratio depends on the temperature.
이에 대해, 스트로크폭에 대한 축방향의 간격의 비가 비교적 작게 정해지는 경우에는, 유성은 나빠진다.On the other hand, when the ratio of the interval in the axial direction to the stroke width is determined to be relatively small, the planetary star deteriorates.
본 발명에 의하면, 2중 실의 양 밀봉 링은 단일의 부품으로 일체적으로 형성되어도 좋다. 이에 따라, 2중 실은 특히 부품이 적은 구조를 갖고, 용이하게 또한 저가로 제조가능하다.According to the present invention, both sealing rings of the double seal may be integrally formed as a single component. Accordingly, the double yarn has a structure in particular with few parts and can be manufactured easily and inexpensively.
다른 구성에 의하면, 2중 실은, 양 밀봉 링의 사이에 축방향으로 배치된, 별개로 제조되고, 또한 중공의 원통 형상으로 형성된 스페이서를 갖추어도 좋다. 여기서, 양 밀봉 링 사이의 스페이서는, 심플하면서 저가의 재료로 구성되어도 좋은 점에서 유리하다. 바람직하게는, 스페이서는 고분자 재료로 구성되어도 좋다. 예컨대, 폴리아미드 재료가 적용가능하다.According to another configuration, the double yarn may have a spacer formed separately, arranged in the axial direction between both sealing rings, and formed in a hollow cylindrical shape. Here, the spacer between both sealing rings is advantageous in that it may be made of a simple and inexpensive material. Preferably, the spacer may be made of a polymer material. For example, polyamide materials are applicable.
즉, 이러한 구성의 경우, 고무 탄성적인 밀봉 재료는 밀봉 링의 제조에만 사용된다.That is, in the case of this configuration, the rubber resilient sealing material is used only for the manufacture of the sealing ring.
스페이서는, 밀봉대상 표면에 밀접해도 좋고, 제1 가이드면을 갖추어도 좋다. 이 제1 가이드면은 제1 기계요소에 대해 직경방향으로 간격을 두고 배치된 제2 기계요소에서의 스페이서에 직경방향으로 대향하는 제2 가이드면에 밀접한다. 제1 기계요소는, 예컨대 피스톤 로드이어도 좋은바, 이 경우에는 제2 기계요소 내의 스페이서에 의해 가이드된다. 제2 기계요소는, 예컨대 하우징이어도 좋다.The spacer may be in close contact with the sealing target surface or may have a first guide surface. This first guide surface is in close contact with a second guide surface that is diametrically opposed to a spacer in a second mechanical element disposed at an interval in the radial direction with respect to the first mechanical element. The first mechanical element may, for example, be a piston rod, in this case guided by a spacer in the second mechanical element. The second mechanical element may be, for example, a housing.
제2 기계요소는, 예컨대 제1 기계요소의 외주(外周)를 포위하는 하우징에 의해 구성되어도 좋다. 2중 실의 축방향의 길이가 비교적 큰 것에 의해, 제1 기계요소가 2중 실에 대해 양호하게 가이드되는 것이 중요하다. 제1 기계요소가 2중 실에 대해 기울어지면, 2중 실의 기능 및 수명에 불리한 영향이 생길 수 있다.The second mechanical element may be constituted by, for example, a housing surrounding the outer periphery of the first mechanical element. It is important that the first mechanical element is well guided to the double yarn by the relatively large length of the double yarn in the axial direction. If the first mechanical element is inclined with respect to the double yarn, it may adversely affect the function and life of the double yarn.
스페이서는, 알맞게는 직선적인 가이드를 위해 사용되는 재료로 구성되어도 좋다. 그러한 재료는, 예컨대 PTFE와 같은 고분자 재료이어도 좋다. 스페이서는, 소결 청동 또는 세라믹 재료로 제조되어도 좋다.The spacer may suitably be made of a material used for a linear guide. Such a material may be a polymer material such as PTFE. The spacer may be made of sintered bronze or ceramic material.
스페이서는, 축방향으로 탄성적으로 유연하게 형성된 부분을 갖추고 있어도 좋다. 통상, 밀봉장치에서의 2중 실은, 축방향으로 늘림이 없도록 부착된다. 밀봉장치의 통상의 사용에 있어서는, 2중 실이 가열됨으로써 축방향의 열팽창이 일어날 수 있다. 온도에 의해 발생되는 2중 실의 축방향으로의 과대한 왜곡을 회피하기 위해, 축방향으로 탄성적으로 유연하게 형성된 부분을 설치해도 좋다. 스페이서는, 2중 실이 가열에 의해 축방향으로 신장할 정도로, 축방향으로 탄성적으로 유연하게 압축된다. 이에 따라, 2중 실은 밀봉장치의 전 사용기간에 걸쳐, 항상 배치공간 내에 늘림이 없도록 배치될 수 있다.The spacer may have a portion formed elastically and flexible in the axial direction. Usually, the double thread in the sealing device is attached so that there is no stretch in the axial direction. In normal use of the sealing device, thermal expansion in the axial direction may occur by heating the double yarn. In order to avoid excessive distortion in the axial direction of the double yarn caused by temperature, a portion formed elastically and flexible in the axial direction may be provided. The spacer is elastically and flexibly compressed in the axial direction so that the double yarn is stretched in the axial direction by heating. Accordingly, the double seal can be arranged so that there is no stretch in the arrangement space at all times over the entire use period of the sealing device.
스페이서와 밀봉 링은, 점착력(粘着力) 및/또는 형상 밀착에 의해 서로 결합되어도 좋다. 대체적(代替的)으로는, 스페이서는 열적 및/또는 화학적인 결합인 재료 밀착에 의해 밀봉 링과 결합되어도 좋다. 밀봉 링이, 스페이서와의 결합에 의해, 함께 미리 조립가능한 유닛을 구성하면 유리하다. 이에 따라 고정하고 있지 않은 부품의 총수가 삭감되고, 밀봉장치의 조립이 용이하게 된다.The spacer and the sealing ring may be bonded to each other by adhesive force and/or shape adhesion. Alternatively, the spacer may be bonded to the sealing ring by material adhesion, which is a thermal and/or chemical bond. It is advantageous if the sealing ring constitutes a unit that can be pre-assembled together by engagement with the spacer. As a result, the total number of parts that are not fixed is reduced, and assembly of the sealing device is facilitated.
전술한 결합방법을 조합시키는 것도, 각각의 용도에 따라 가능하다.It is also possible to combine the above-described coupling methods according to each application.
형상 밀착에 의한 스페이서와 양 밀봉 링의 결합에는, 스페이서와 밀봉 링이 비파괴적으로 분해가능하다고 하는 이점이 있다. 이에 따라, 사용 후의 밀봉장치의 분류된 리사이클(recycle)이 용이하게 된다.There is an advantage that the spacer and the sealing ring are non-destructively decomposable in the coupling of the spacer and both sealing rings by shape close contact. This facilitates sorted recycling of the sealing device after use.
양 밀봉 링은 동일 형상으로 형성되어도 좋다. 여기서, 양 밀봉 링은 2중 실의 축방향의 중앙에 배치된 가상 직경방향면에 대해 대칭으로 형성된다. 2중 실의 제조 및 조립은, 이것에 따라 특히 용이하게 된다.Both sealing rings may be formed in the same shape. Here, both sealing rings are formed symmetrically with respect to an imaginary radial surface disposed at the center of the axial direction of the double yarn. The production and assembly of the double yarn is thereby particularly facilitated.
다른 구성에 의하면, 양 밀봉 링은 서로 다른 형상으로 형성되고, 및/또는 서로 다른 재료로 구성되어도 좋다. 이에 따라, 양 밀봉 링은 특히 양호하게 각 용도, 특히 각각의 밀봉대상 유체에 적합하게 될 수 있다. 엔진 오일의 밀봉을 위해서는, 밀봉 링은 예컨대 바람직하게는 불소고무(FKM), 아크릴고무(ACM), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 또는 수소화 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(HNBR)로 구성되어도 좋다. 이들 재료에는, 밀봉대상의 유체와의 접촉 시에, 전혀 또는 극히 조금밖에 팽창하지 않는다고 하는 이점이 있다.According to another configuration, both sealing rings may be formed in different shapes and/or may be composed of different materials. Accordingly, both sealing rings can be made particularly preferably suitable for each application, in particular for each individual fluid to be sealed. For the sealing of engine oil, the sealing ring may be preferably made of, for example, fluorine rubber (FKM), acrylic rubber (ACM), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), or hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (HNBR). These materials have the advantage of not swelling at all or very little when contacting the fluid to be sealed.
연료는, 예컨대 바람직하게는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(PTFE), PTFE 화합물, 즉 예컨대 청동 또는 폴리에테르 케톤(PEEK) 등의 충전재를 포함하는 PTFE로 이루어진 밀봉 링에 의해 밀봉되어도 좋다. 이들 재료에 대해서도, 밀봉대상 유체와의 접촉 시에, 전혀 또는 극히 조금밖에 팽창하지 않는다고 하는 이점이 있다.The fuel may be sealed, for example, by a sealing ring made of PTFE, preferably comprising a filler such as polytetrafluoroethylene (PTFE), a PTFE compound, for example bronze or polyether ketone (PEEK). These materials also have the advantage of not swelling at all or very little when in contact with the fluid to be sealed.
각 용도에 적합한 재료의 선택에 의해, 각각 적당한 재료 중 가장 저가격의 재료가 선택될 수 있다. 심플한 오일 밀봉을 위해 고가의 PTFE 재료가 이용될 필요는 없다. 본 발명의 밀봉장치는, 이와 같이 저가로 제조가능하다.By selecting a material suitable for each application, the most inexpensive material among suitable materials can be selected. It is not necessary to use expensive PTFE materials for simple oil sealing. The sealing device of the present invention can thus be manufactured at low cost.
2중 실은, 제2 기계요소에 밀접하는, 정적 부하를 받는 정적 밀봉을 적어도 하나 가져도 좋다. 이 정적 밀봉에 의해, 제1 기계요소와 제2 기계요소 사이의 동축 오차가 보상가능하다. 이에 따라, 양 기계요소의 서로에 대한 위치 이상은 밀봉 링의 밀봉 립에는 전달되지 않는다. 이 때문에, 밀봉 립에 대한 과도한 기계적 부하가 회피된다.The double thread may have at least one static seal in close contact with the second mechanical element and subjected to a static load. With this static sealing, coaxial errors between the first and second mechanical elements can be compensated. Thus, no more than the position of both mechanical elements relative to each other is transmitted to the sealing lip of the sealing ring. For this reason, excessive mechanical load on the sealing lip is avoided.
정적 밀봉은 O링에 의해 구성되어도 좋다. O링은, 그 유연하게 탄성적인 성질에 의해, 양 기계요소 사이에 경우에 따라 생길 수 있는 동축 오차를 보상하고, 밀봉 링의 정적 밀봉 측을 밀봉한다.Static sealing may be constituted by an O-ring. The O-ring compensates for coaxial errors that may occur in some cases between both mechanical elements by its flexible and elastic properties, and seals the static sealing side of the sealing ring.
2중 실의 기울어짐을 방지하기 위해, 2개 이상의 O링을 적용해도 좋다. O링은, 여러 가지 크기의 것을 저가로 입수할 수 있다. 또한, 일반적으로는, 다른 단면을 가진 밀봉 링, 예컨대 X링을 정적 밀봉으로서 이용하는 것도 가능하다.In order to prevent the double thread from tilting, two or more O-rings may be applied. O-rings can be obtained at low cost with various sizes. Further, in general, it is also possible to use a sealing ring having a different cross section, such as an X-ring, as a static seal.
O링은, 2중 실에서의 제2 기계요소를 향해 직경방향으로 열린 오목부(凹部)에 배치되어도 좋다. 여기서, 열린 오목부는 2중 실에 설치되는 것이 가능하고, 그 경우, 양 밀봉 링은 단일의 부품으로 일체적으로 형성되거나, 또는 스페이서에 의해 서로 결합된다.The O-ring may be arranged in a concave portion opened in the radial direction toward the second mechanical element in the double thread. Here, it is possible for the open recess to be installed in the double seal, in which case both sealing rings are integrally formed as a single part, or are joined to each other by a spacer.
각 밀봉 링은, 제2 기계요소에 직경방향으로 대향하는 면에, 고리모양의 융기로서 형성된 정적 부하를 받는 정적 밀봉을 갖추어도 좋다. 그러한 고리모양의 융기는, 앞서 설명한 O링과 조합시켜 적용되어도 좋다.Each sealing ring may be provided with a static seal that receives a static load formed as an annular ridge on a surface facing the second mechanical element in the radial direction. Such an annular ridge may be applied in combination with the aforementioned O-ring.
밀봉 장치의 밀봉 링은, 단면도로 보면, 예컨대 축방향으로 열린 대강 C자형으로 형성되어 있다. 자유 각부의 단부에는 동적 부하를 받는 밀봉 립 및 원고리모양의 융기가 배치되어도 좋다. 여기서, 밀봉 립 및 융기는, 밀봉 링의 C자형 형상에 의한 초기 탄성력에 의해, 각각의 밀봉대상의 기계요소를 억누른다. 밀봉 립 및 융기의 각 기계요소에 대한 직경방향의 억누르는 힘을 높이기 위해서는, 예컨대 당해 밀봉대상의 기계요소의 방향에 자유 각부를 밀어붙이는 C자형의 스프링이 밀봉 링의 공동(空洞) 내에 배치되어도 좋다.The sealing ring of the sealing device is formed, for example, in a roughly C-shape opened in the axial direction when viewed in cross section. At the end of the free leg, a sealing lip subjected to a dynamic load and an annular ridge may be arranged. Here, the sealing lip and the ridge suppress each mechanical element to be sealed by the initial elastic force due to the C-shaped shape of the sealing ring. In order to increase the pressing force in the radial direction for each mechanical element of the sealing lip and the ridge, for example, a C-shaped spring that pushes the free leg in the direction of the mechanical element to be sealed may be disposed within the cavity of the sealing ring. good.
제1 기계요소가 피스톤 로드로 구성되고, 또한 제2 기계요소가 직경방향으로 간격을 두고 당해 제1 기계요소를 포위하는 하우징에 의해 구성되어도 좋다. 따라서, 동적 부하를 받는 밀봉 립이 직경방향 내측을 봉지(封止)하고, 고리모양의 융기가 직경방향 외측을 봉지하도록 형성된다.The first machine element may be constituted by a piston rod, and the second machine element may be constituted by a housing surrounding the first machine element at intervals in the radial direction. Accordingly, the sealing lip subjected to the dynamic load is formed to seal the inner radially, and the annular ridge seals the outer radially.
전술한 밀봉장치는, 2개의 밀봉대상 공간을 갖는 연료 피스톤 펌프에 있어서 사용되어도 좋다. 여기서, 2개의 밀봉대상 공간 중의 한쪽은 연료로 가득 채워지고, 다른쪽은 오일로 가득 채워져 있다. 연료 피스톤 펌프는, 내연기관과 더불어, 자동차에 적용되어도 좋다.The above-described sealing device may be used in a fuel piston pump having two sealing target spaces. Here, one of the two sealing target spaces is filled with fuel and the other is filled with oil. The fuel piston pump may be applied to automobiles together with an internal combustion engine.
이하, 특허를 청구하는 밀봉장치에 따른 8개의 실시예를 도 1 내지 도 8에 개략적으로 나타냄과 더불어 상세히 설명한다.
Hereinafter, eight embodiments according to the sealing device for claiming a patent will be schematically illustrated in FIGS. 1 to 8 and described in detail.
도 1은 2중 실의 양 밀봉 링이 단일의 부품으로 일체적으로 형성된 밀봉장치의 제1 실시예에서의 스트로크폭에 대한 축방향의 간격의 비를 나타내는 모식적 단면도.
도 2는 2중 실의 외주 측이 O링 형상의 정적 밀봉에 의해 포위된 밀봉장치의 제2 실시예를 나타내는 모식적 단면도.
도 3은 2중 실의 양 밀봉 링 사이에 스페이서가 배치된 도 1의 실시예와 유사한 제3 실시예를 나타내는 모식적 단면도.
도 4는 제1 기계요소의 가이드로서의 스페이서가 제2 기계요소 내에 설치된 도 2의 실시예와 유사한 제4 실시예를 나타내는 모식적 단면도.
도 5는 2중 실이 서로 다른 형상으로 형성된 밀봉 링을 갖는 제5 실시예를 나타내는 모식적 단면도.
도 6은 2중 실의 양 밀봉 링이 동일 형상으로 형성되고 또한 형상 밀착에 의해 스페이서와 결합된 제6 실시예를 나타내는 모식적 단면도.
도 7은 스페이서가 축방향으로 탄성적으로 유연하게 형성된 부분을 갖는 도 3의 실시예와 유사한 제7 실시예를 나타내는 모식적 단면도.
도 8은 O링이 정적 밀봉으로서 스페이서의 외주를 포위하고 있는 도 2의 제2 실시예와 유사한 제8 실시예를 나타내는 모식적 단면도.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing the ratio of the spacing in the axial direction to the stroke width in a first embodiment of a sealing device in which both sealing rings of a double thread are integrally formed as a single component.
Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of a sealing device in which the outer circumferential side of a double thread is surrounded by an O-ring-shaped static sealing.
Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment similar to the embodiment of Fig. 1 in which a spacer is disposed between both sealing rings of a double thread.
Fig. 4 is a schematic cross-sectional view showing a fourth embodiment similar to the embodiment of Fig. 2 in which a spacer as a guide for a first machine element is installed in a second machine element.
Fig. 5 is a schematic cross-sectional view showing a fifth embodiment in which double threads have sealing rings formed in different shapes.
Fig. 6 is a schematic cross-sectional view showing a sixth embodiment in which both sealing rings of a double thread are formed in the same shape and joined with a spacer by shape close contact.
Fig. 7 is a schematic cross-sectional view showing a seventh embodiment similar to the embodiment of Fig. 3 in which a spacer has a portion formed elastically and flexible in the axial direction.
Fig. 8 is a schematic cross-sectional view showing an eighth embodiment similar to the second embodiment of Fig. 2 in which an O-ring surrounds the outer circumference of a spacer as a static seal.
도 1 내지 도 8에 밀봉장치의 8개의 실시예를 나타낸다. 중공(中空)의 원통 형상으로 형성된 밀봉장치는, 각각 밀봉대상 유체(2, 3)로 가득 채워진 2개의 밀봉대상 공간(4, 5)을 밀봉하는 2중 실(dual seal; 1)을 갖추고 있다. 이 밀봉장치는 연료 피스톤 펌프에 적용되는 것이다. 제1 기계요소(13)는 피스톤 로드(27)로서 형성되고, 제2 기계요소(17)는 하우징(28)으로서 형성되어 있다. 밀봉대상 공간 중의 한쪽의 밀봉대상 공간(4)은 연료로, 다른쪽의 밀봉대상 공간(5)은 엔진 오일로 가득 채워져 있다. 연료는, 예컨대 가솔린 또는 디젤 연료이어도 좋다.1 to 8 show eight embodiments of the sealing device. The sealing device formed in the shape of a hollow cylinder has a
2중 실(1)은, 밀봉대상 공간(4, 5)을 밀봉하기 위해, 축방향의 양 단면 측에 서로 역방향으로 배치된 제1 밀봉 링(6)과 제2 밀봉 링(7)을 갖춘다. 양 밀봉 링(6, 7)은 동적 부하를 받는 밀봉 립(8, 9)을 각각 가지며, 밀봉 립(8, 9)은 피스톤 로드(27)에 의해 구성되는 제1 기계요소(13)에서의 밀봉대상 표면(11)을 외주 측으로 밀접하여 포위한다.The
제1 밀봉 링(6)의 밀봉 립(8)은, 축방향의 간격(10)을 두고 제2 밀봉 링(7)의 밀봉 립(9)과 이웃하여 배치되어 있고, 이 간격(10)은 축방향으로 왕복운동가능한 기계요소(13)의 스트로크폭(12)보다도 크다.The sealing
밀봉 링(6, 7)의 각각에 2개 이상의 동적 부하를 받는 밀봉 립(8, 9)이 설치되는 경우, 축방향의 간격(10)은 축방향으로 가장 근접하여 배치된 제1 밀봉 링(6)에서의 하나의 밀봉 립과, 제2 밀봉 링(7)에서의 하나의 밀봉 립 사이의 간격이다.When two or more dynamically loaded sealing
여기에 나타낸 실시예에 있어서는, 축방향의 간격(10)의 스트로크폭(12)에 대한 비는 1.3이다.In the embodiment shown here, the ratio of the
밀봉 립(8)과 밀봉 립(9) 사이의 축방향의 간격(10)이 제1 기계요소(13)의 스트로크폭(12)보다도 큰 것에 의해, 밀봉 립(8)의 윤활에 이용되는 밀봉대상 공간(4) 내의 밀봉대상 유체(2)가 밀봉대상 표면(11)에 의해 밀봉 립(9)을 통과하여 밀봉대상 공간(5) 내로 끌어 들여져서, 그래서 밀봉대상 유체(3)와 혼합되는 일이 회피된다.Sealing used for lubrication of the sealing
역도 또한 마찬가지이다. 밀봉대상의 공간(5) 내의 밀봉대상 유체(3)가 밀봉장치의 통상의 사용 시에, 밀봉 립(8)을 통과하여 밀봉대상 공간(4) 내로 끌어 들여져서, 그래서 밀봉대상 유체(2)와 혼합되는 일도 없다.The same goes for vice versa. The sealing
도 1에 밀봉장치의 제1 실시예를 나타낸다. 2중 실(1)의 양 밀봉 링(6, 7)은 단일의 부품으로 일체적으로 형성되어 있고, 밀봉 립(8, 9)에 의해 제1 기계요소(13)의 밀봉대상 표면(11)이 동적으로 밀봉됨과 더불어, 원고리모양의 융기(25, 26)에 의해 제2 기계요소(17)가 정적으로 밀봉된다. 양 밀봉 링(6, 7)은 단일의 부품으로 일체적으로 또한 같은 재료로 형성된다.1 shows a first embodiment of the sealing device. Both sealing rings (6, 7) of the double seal (1) are integrally formed as a single piece, and the sealing surface (11) of the first mechanical element (13) by means of the sealing lips (8, 9) In addition to this dynamic sealing, the second
도 2에 밀봉장치의 제2 실시예를 나타낸다. 이 제2 실시예는, 2중 실(1)의 제1 밀봉 링(6)과 제2 밀봉 링(7) 사이에, 제2 기계요소(17)를 향해 직경방향으로 열린 오목부(凹部; 24)가 설치되는 점에 있어서, 도 1에 나타낸 제1 실시예와 상위하다. 오목부(24)에는 O링(23)이 배치되어 있다. 탄성적으로 유연한 O링(23)에 의해, 서로의 사이가 밀봉되는 양 기계요소(13, 17) 사이에 생길 수 있는 동축 오차가 보상된다.2 shows a second embodiment of the sealing device. This second embodiment comprises, between the
도 3에는 도 1의 실시예와 유사한 제3 실시예를 나타낸다. 양 밀봉 링(6, 7)은 별개로 제조되고, 또한 중공의 원통 형상으로 형성된, 여기서는 고분자 재료로 이루어진 스페이서(14)에 의해 서로 결합되어 있다.Fig. 3 shows a third embodiment similar to the embodiment of Fig. 1. Both sealing
복수의 부품으로 형성된 다른 실시예와 마찬가지로, 양 밀봉 링(6, 7)과 스페이서(14)는 여러 가지 수법에 의해 결합되어, 미리 조립가능한 유닛을 구성해도 좋다. 결합은 점착력 및/또는 형상 밀착에 의해 행해져도 좋고, 혹은 후술하는 재료 밀착으로 행해져도 좋다. 이것들을 조립시키는 것도 가능하다.Like other embodiments formed of a plurality of parts, both sealing
도 4에는 제4 실시예를 나타낸다. 여기서는, 스페이서(14)는 가이드 슬립으로서 형성되어 있다. 스페이서(14)는 제1 기계요소(13)의 밀봉대상 표면(11)을 외주 측으로부터 밀접하여 포위함과 더불어, 제2 기계요소(17)에 의해 외주 측으로부터 밀접하여 포위된다. 이렇게 해서, 2중 실(1)은 제1 기계요소(13) 및 제2 기계요소(17)의 쌍방에 대해 동심적으로 배치된다. 이에 따라, 2중 실(1)의 기울어짐이 보다 확실하게 방지된다.4 shows a fourth embodiment. Here, the
스페이서(14)는 제2 기계요소(17)에서의 제2 가이드면(16)에 밀접하는 제1 가이드면(15)을 가진다. 스페이서(14)는 직경방향 내측에 제1 기계요소(13)에서의 밀봉대상 표면(11)을 밀접하여 포위하는 또 다른 가이드면(29)을 가지고 있다.The
도 5에 제5 실시예를 나타낸다. 제5 실시예는, 양 밀봉 링(6, 7)이 서로 다른 형상으로 형성되어 있고, 더욱이 각각이 밀봉대상 유체(2, 3)를 밀봉하기 위해 특별히 양호하게 적합한 밀봉재료로 이루어지는 점에 있어서, 도 3에 나타낸 실시예와 상위하다. 여기에 나타낸 실시예에 있어서는, 엔진 오일 측에는 FKM 재료가 적용되고, 연료 측에는 PTFE 재료가 적용된다.5 shows the fifth embodiment. In the fifth embodiment, in that both sealing
도 6에 제6 실시예를 나타낸다. 제6 실시예에 있어서는, 양 밀봉 링(6, 7)은 연미(燕尾) 형상으로 형성된 형상 밀착식의 결합부에 의해, 스페이서(14)와 결합되어 있다. 이 형상 밀착식의 결합부의 보호유지력이 충분하지 않은 경우에는, 밀봉장치의 통상의 사용에 즈음하여 2중 실(1)을 한데 모아두기 위해, 추가적으로 예컨대 열적 및/또는 화학적인 결합에 의한 재료 밀착식의 결합부를 상정해도 좋다.6 shows a sixth embodiment. In the sixth embodiment, both of the sealing rings 6 and 7 are coupled to the
도 7에는 도 3에 나타낸 제3 실시예와 유사한 밀봉장치의 제7 실시예를 나타낸다. 여기서는, 스페이서(14)는 축방향으로 탄성적으로 유연하게 형성된 부분(18)을 가진다. 이 부분(18)은 2중 실(1)의 축방향 중앙에 배치되어 있고, 가상 직경방향면(19)에 의해 중앙에서 둘로 나누어진다. 이 부분은 밀봉장치의 축방향의 열팽창을 보상하기 위해 설치되어 있고, 과도한 변형이나 밀봉장치 내에 있어서 2중 실이 늘림을 가진 배치로 되는 것을 방지한다.Fig. 7 shows a seventh embodiment of a sealing device similar to the third embodiment shown in Fig. 3. Here, the
도 8에는 본 발명에 따른 밀봉장치의 제8 실시예를 나타낸다. 제8 실시예는, 대강 도 3에 나타낸 제3 실시예와 도 2에 나타낸 제2 실시예를 조합시킨 것이다. 2중 실(1)의 축방향 중앙에는, 제2 기계요소(17)를 정적으로 밀봉하는 O링(23)을 위한 오목부(24)가 설치되어 있다.8 shows an eighth embodiment of the sealing device according to the present invention. The eighth embodiment is a combination of the third embodiment shown roughly in Fig. 3 and the second embodiment shown in Fig. 2. In the axial center of the
여기에 나타낸 실시예에 있어서, 2중 실(1)은 정적 부하를 받는 3개의 정적 밀봉(20, 21, 22)을 가지고 있고, 이들은 각각 제2 기계요소(17)에 정적으로 밀접한다. 정적 밀봉(20)은 O링(23)에 의해 구성되고, 다른 정적 밀봉(21, 22)은 양 밀봉 링(6, 7)의 각각의 구성요소를 형성하는, 고리모양의 융기(25, 26)에 의해 구성된다.
In the embodiment shown here, the
1 2중 실
2, 3 밀봉대상 유체
4, 5 밀봉대상 공간
6 제1 밀봉 링
7 제2 밀봉 링
8, 9 밀봉 립
10 축방향의 간격
11 밀봉대상 표면
12 스트로크폭
13 제1 기계요소(피스톤 로드(27))
14 스페이서
15 제1 가이드면
16 제2 가이드면
17 제2 기계요소(하우징(28))
18 부분
19 가상 직경방향면
20, 21, 22 정적 밀봉
13 O링
24 오목부(凹部)
25, 26 융기
27 피스톤 로드
28 하우징
29 가이드면1 double room
2, 3 Fluid to be sealed
4, 5 Space to be sealed
6 first sealing ring
7 second sealing ring
8, 9 sealing lip
10 axial spacing
11 Surface to be sealed
12 stroke width
13 first mechanical element (piston rod (27))
14 spacer
15 first guide surface
16 second guide surface
17 Second mechanical element (housing (28))
18 part
19 Virtual radial face
20, 21, 22 static sealing
13 O-ring
24 concave
25, 26 bumps
27 piston rod
28 housing
29 Guide plane
Claims (17)
상기 2중 실은, 축방향의 양 단면 측의 한쪽에 배치된 제1 밀봉 링과, 다른쪽에 배치된 제2 밀봉 링을 갖추되,
상기 제1 및 제2 밀봉 링의 각각은, 동적 부하를 받는 밀봉 립을 적어도 하나 가지며,
상기 제1 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 상기 제2 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나와, 상기 제2 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 상기 제1 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나는, 서로 축방향의 간격을 두고 배치되고,
상기 제1 및 제2 밀봉 링이 가진 밀봉 립은, 소정의 스트로크폭을 상기 축방향으로 왕복운동가능한 제1 기계요소의 밀봉대상 표면에 밀접하고,
상기 축방향의 간격이, 상기 제1 기계요소의 상기 소정의 스트로크폭보다 크게 되어 있고,
상기 2중 실이, 상기 제1 및 제2 밀봉 링 사이에 축방향으로 배치된, 별개로 제조되고, 또한 중공의 원통 형상으로 형성된 스페이서를 갖추고,
상기 스페이서가, 축방향으로 탄성적으로 유연하게 형성된 부분을 갖춘 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
A sealing device formed in a hollow cylindrical shape with a double seal for sealing two spaces to be sealed, each filled with a fluid to be sealed,
The double seal has a first sealing ring disposed on one side of both end faces in the axial direction and a second sealing ring disposed on the other side,
Each of the first and second sealing rings has at least one sealing lip subjected to a dynamic load,
One of the sealing lips of the first sealing ring, which is disposed closest to the second sealing ring, and the one of the sealing lips of the second sealing ring, that is disposed closest to the first sealing ring, is mutually axial Are placed at intervals in directions,
The sealing lips of the first and second sealing rings are in close contact with the sealing target surface of the first mechanical element capable of reciprocating in the axial direction with a predetermined stroke width,
The axial distance is greater than the predetermined stroke width of the first mechanical element,
The double seal has a spacer formed separately, arranged in the axial direction between the first and second sealing rings, and formed in a hollow cylindrical shape,
The sealing device, wherein the spacer has a portion formed elastically and flexible in the axial direction.
The sealing device according to claim 1, wherein a ratio of the spacing in the axial direction to the predetermined stroke width is at least 1.1.
The spacer according to claim 1 or 2, wherein the spacer is in close contact with the surface to be sealed and the spacer in the second mechanical element disposed at a radial distance from the first mechanical element. A sealing device comprising a first guide surface in close contact with the second guide surface facing each other.
4. The sealing device according to claim 3, wherein said double seal has at least one static seal subjected to a static load in close contact with said second mechanical element.
The sealing device according to claim 4, wherein the static sealing is an O-ring.
The sealing device according to claim 1 or 2, wherein the spacer is made of a polymer material.
The sealing device according to claim 1 or 2, wherein the spacer and the first and second sealing rings are coupled to each other by adhesive force.
The sealing device according to claim 1 or 2, wherein the spacer and the first and second sealing rings are coupled to each other by shape-close contact.
The sealing device according to claim 1 or 2, wherein the spacer and the first and second sealing rings are joined to each other by material adhesion.
The virtual diameter direction of claim 1 or 2, wherein the first and second sealing rings are formed in the same shape, and the first and second sealing rings are disposed at the center of the axial direction of the double thread. Sealing device, characterized in that formed symmetrically with respect to the surface.
The sealing device according to claim 1 or 2, wherein the sealing rings are formed in different shapes.
The sealing device according to claim 1 or 2, wherein the sealing rings are made of different materials.
상기 2중 실은, 축방향의 양 단면 측의 한쪽에 배치된 제1 밀봉 링과, 다른쪽에 배치된 제2 밀봉 링을 갖추되,
상기 제1 및 제2 밀봉 링의 각각은, 동적 부하를 받는 밀봉 립을 적어도 하나 가지며,
상기 제1 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 상기 제2 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나와, 상기 제2 밀봉 링이 가진 밀봉 립 중의 상기 제1 밀봉 링에 가장 근접해서 배치된 하나는, 서로 축방향의 간격을 두고 배치되고,
상기 제1 및 제2 밀봉 링이 가진 밀봉 립은, 소정의 스트로크폭을 상기 축방향으로 왕복운동가능한 제1 기계요소의 밀봉대상 표면에 밀접하고,
상기 축방향의 간격이, 상기 제1 기계요소의 상기 소정의 스트로크폭보다 크게 되어 있고,
상기 2중 실이, 상기 제1 기계요소에 대하여 직경 방향으로 간격을 두고 배치된 제2 기계요소에 밀접하는, 정적 부하를 받는 정적 밀봉을 적어도 하나 가지고, 상기 정적 밀봉이 O링이며,
상기 O링이, 상기 2중 실에서의 상기 제2 기계요소를 향해 직경방향으로 열린 오목부에 배치되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
A sealing device formed in a hollow cylindrical shape with a double seal for sealing two spaces to be sealed, each filled with a fluid to be sealed,
The double seal has a first sealing ring disposed on one side of both end faces in the axial direction and a second sealing ring disposed on the other side,
Each of the first and second sealing rings has at least one sealing lip subjected to a dynamic load,
One of the sealing lips of the first sealing ring, which is disposed closest to the second sealing ring, and the one of the sealing lips of the second sealing ring, that is disposed closest to the first sealing ring, is mutually axial Are placed at intervals in directions,
The sealing lips of the first and second sealing rings are in close contact with the sealing target surface of the first mechanical element capable of reciprocating in the axial direction with a predetermined stroke width,
The axial distance is greater than the predetermined stroke width of the first mechanical element,
The double seal has at least one static seal subjected to a static load, which is in close contact with a second mechanical element disposed at an interval in the radial direction with respect to the first mechanical element, and the static seal is an O-ring,
The sealing device, wherein the O-ring is disposed in a concave portion opened radially toward the second mechanical element in the double seal.
14. The sealing device according to claim 13, wherein the first and second sealing rings of the double seal are integrally formed as a single piece.
15. A static seal according to claim 13 or 14, wherein each of the first and second sealing rings, on a face diametrically opposite the second mechanical element, is provided with a statically loaded static seal formed as an annular ridge. A sealing device, characterized in that.
The method according to claim 13 or 14, characterized in that the first mechanical element is composed of a piston rod, and the second mechanical element is composed of a housing surrounding the first mechanical element at radially spaced intervals. Sealing device
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